傳聲器基礎(chǔ)知識簡介（Word）

1、傳聲器基礎(chǔ)知識簡介：一， 傳聲器的定義： 傳聲器是一個聲-電轉(zhuǎn)換器件（也可以稱為換能器或傳感器），是和喇叭正好相反的一個器件（電聲）。是聲音設(shè)備的兩個終端，傳聲器是輸入，喇叭是輸出。傳聲器又名麥克風(fēng)，話筒，咪頭，咪膽等.二， 傳聲器的分類：1， 從工作原理上分：炭精粒式動圈式駐極體式（以下介紹以駐極體式為主）壓電式二氧化硅式等.2， 從尺寸大小分,駐極體式又可分為若干種.9.7系列產(chǎn)品 8系列產(chǎn)品 6系列產(chǎn)品 4.5系列產(chǎn)品 4系列產(chǎn)品每個系列中又有不同的高度3， 從傳聲器的方向性，可分為全向，單向，雙向（又稱為消噪式）4， 從極化方式上分，振膜式,背極式,前極式從結(jié)構(gòu)上分又可以分為柵極點焊式

2、,柵極壓接式,極環(huán)連接式等5， 從對外連接方式分普通焊點式：L型帶PIN腳式：P型同心圓式： S型三， 駐極體傳聲器的結(jié)構(gòu)以全向MIC,振膜式極環(huán)連接式為例 1， 防塵網(wǎng)：保護(hù)傳聲器，防止灰塵落到振膜上，防止外部物體刺破振膜，還有短時間的防水作用。2， 外殼：2 / 13整個傳聲器的支撐件，其它件封裝在外殼之中，是傳聲器的接地點，還可以起到電磁屏蔽的作用。3， 振膜：是一個聲-電轉(zhuǎn)換的主要零件，是一個繃緊的特氟窿塑料薄膜粘在一個金屬薄圓環(huán)上,薄膜與金屬環(huán)接觸的一面鍍有一層很薄的金屬層,薄膜可以充有電荷，也是組成一個可變電容的一個電極板，而且是可以振動的極板。4 : 墊片：支撐電容兩極板之間的距

3、離，留有間隙，為振膜振動提供一個空間，從而改變電容量。5: 極板：電容的另一個電極，并且連接到了FET的G極上。6: 極環(huán)：連接極板與FET的G極，并且起到支撐作用。7: 腔體：固定極板和極環(huán)，從而防止極板和極環(huán)對外殼短路（FET的S，G極短路）。8: PCB組件：裝有FET，電容等器件，同時也起到固定其它件的作用。9: PIN：有的傳聲器在PCB上帶有PIN，可以通過PIN與其他PCB焊接在一起,起連接另外前極式,背極式在結(jié)構(gòu)上也略有不同.四， 、傳聲器的電原理圖： FET D RL VS G S CO OUTPUT C CI C2 MIC GFET(場效應(yīng)管)MIC的主要器件,起到阻抗變換

4、和放大的作用,C;是一個可以通過膜片震動而改變電容量的電容,聲電轉(zhuǎn)換的主要部件.C1,C2是為了防止射頻干擾而設(shè)置的,可以分別對兩個射頻頻段的干擾起到抑制作用.RL:負(fù)載電阻,它的大小決定靈敏度的高低.VS:工作電壓,MIC提供工作電壓:CO:隔直電容,信號輸出端.五， 駐極體傳聲器的工作原理： 由靜電學(xué)可知，對于平行板電容器，有如下的關(guān)系式：C=·S/L 。即電容的容量與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與兩個極板的面積成正比，與兩個極板之間的距離成反比。另外，當(dāng)一個電容器充有Q量的電荷，那麼電容器兩個極板要形成一定的電壓，有如下關(guān)系式；C=Q/V 。對于一個駐極體傳聲器，內(nèi)部存在一個由振膜，

5、墊片和極板組成的電容器，因為膜片上充有電荷，并且是一個塑料膜，因此當(dāng)膜片受到聲壓強(qiáng)的作用，膜片要產(chǎn)生振動，從而改變了膜片與極板之間的距離，從而改變了電容器兩個極板之間的距離，產(chǎn)生了一個d的變化，因此由公式可知，必然要產(chǎn)生一個C的變化，由公式又知，由于C的變化，充電電荷又是固定不變的，因此必然產(chǎn)生一個V的變化。這樣初步完成了一個由聲信號到電信號的轉(zhuǎn)換。由于這個信號非常微弱，內(nèi)阻非常高，不能直接使用，因此還要進(jìn)行阻抗變換和放大。FET場效應(yīng)管是一個電壓控制元件，漏極的輸出電流受源極與柵極電壓的控制。由于電容器的兩個極是接到FET的S極和G極的，因此相當(dāng)于FET的S極與G極之間加了一個v的變化量，F(xiàn)

6、ET的漏極電流I就產(chǎn)生一個ID的變化量，因此這個電流的變化量就在電阻RL上產(chǎn)生一個VD的變化量，這個電壓的變化量就可以通過電容C0輸出，這個電壓的變化量是由聲壓引起的，因此整個傳聲器就完成了一個聲電的轉(zhuǎn)換過程。六， 傳聲器的主要技術(shù)指標(biāo)：傳聲器的測試條件;MIC的使用應(yīng)規(guī)定其工作電壓和負(fù)載電阻,不同的使用條件,其靈敏度的大小有很大的影響電壓 電阻1， 消耗電流：即傳聲器的工作電流主要是FET在VSG=0時的電流，根據(jù)FET的分檔，可以作成不同工作電流的傳聲器。但是對于工作電壓低負(fù)載電阻大的情況下,對于工作電流就有嚴(yán)格的要求, 由電原理圖可知 VS=VSD+ID*RL ID = (VS- VSD

7、)/ RL式中 ID FET 在VSG等于零時的電流 RL為負(fù)載電阻 VSD,即FET的S與D之間的電壓降 VS為標(biāo)準(zhǔn)工作電壓總的要求 100AIDS500A2， 靈敏度：單位聲壓強(qiáng)下所能產(chǎn)生電壓大小的能力。單位：V/Pa 或 dBV/Pa 有的公司使用是dBV/Ba -40 dBV/Pa=-60dBV/Ba0 dBV/Pa=V/Pa聲壓強(qiáng)Pa=1N/m23， 輸出阻抗：基本相當(dāng)于負(fù)載電阻RL-30%之間。4， 方向性：a， 全向: MIC的靈敏度是在相同的距離下在任何方向上相等,全向MIC的結(jié)構(gòu)是PCB上全部密封,因此,聲壓只有從MIC的音孔進(jìn)入,因此是屬于壓強(qiáng)型傳聲器頻率特性圖： 極性圖b

8、， 單向 單向MIC 具有方向性,如果MIC的音孔正對聲源時為0度,那么在0度時靈敏度最高,180度時靈敏度最低,在全方位上呈心型圖,單向MIC的結(jié)構(gòu)與全向MIC不同,它是在PCB上開有一些孔,聲音可以從音孔和PCB的開孔進(jìn)入,而且MIC的內(nèi)部還裝有吸音材料,因此是介于壓強(qiáng)和壓差之間的MIC 頻率特性圖： 極性圖c， 消噪型;是屬于壓差式MIC, 它與單向MIC不同之處在于內(nèi)部沒有吸音材料,它的方向型圖是一個8字型 頻率特性: 極性圖5， 頻率范圍：全向： 5012000Hz 2016000Hz單向：10012000Hz 10016000Hz消噪：10010000Hz 6， 最大聲壓級:是指M

9、IC的失真在3%時的聲壓級,聲壓級定義:20pa=0dBSPLMaxSPL為115dBSPLA SPL聲壓級 A為A計權(quán) 7， S/N信噪比：即MIC的靈敏度與在相同條件下傳聲器本身的噪聲之比，詳見產(chǎn)品手冊，噪聲主要是FET本身的噪聲。七: MIC的測試方法測試電路圖 FETaa D RL 電流表 G VS S CO OUTPUT C CI C2 MIC G測試儀表 HY系列駐極體傳聲器測試儀1:電流的測試:由測試儀上直接讀取電流值(A)2:靈敏度的測試:首先用標(biāo)準(zhǔn)話筒校準(zhǔn)測試儀的聲壓級為94dB,然后把待測MIC放到已校準(zhǔn)的聲腔口上,用測試表筆測試MIC的兩個極(注意兩個表筆的方向),注意M

10、IC的工作電壓和負(fù)載電阻,可以從測試儀上直接讀取70HZHE和1KHZ的靈敏度.3:方向性測試:要在消聲室內(nèi)進(jìn)行,B&K2012測試儀, ,B&K旋轉(zhuǎn)臺測試.4頻響曲線的測試:要在消聲室內(nèi)進(jìn)行,B&K2012測試儀, ,B&K旋轉(zhuǎn)臺測試. 5:S/N的測試,首先測試MIC的靈敏度,然后在相同的條件下在消聲室內(nèi)測試 MIC的噪聲,注意最好使用干電池,以減少因使用其它電源引起的測試誤差,然后計算:S/N=靈敏度電平/噪聲電平,在用對數(shù)表示. 6:最大聲壓級的測試,在消聲室內(nèi),用B&K2012測試儀測試,逐漸加大聲壓級,并觀察失真值,當(dāng)失真值等于3%時,這時候

11、的聲壓級就是最大聲壓級,記做MAXSPL.應(yīng)大于115 dBSPLA八 關(guān)于MIC在手機(jī)的應(yīng)用 手機(jī)作為語言信傳遞是手機(jī)功能的一部份,對于語言信息而言,MIC是一個重要的部件,是語言信息的輸入端.1 MI與手機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)相匹配,應(yīng)根據(jù)手機(jī)對MIC的予留尺寸選擇MIC,(或根據(jù)MIC的系列尺寸設(shè)計手機(jī)外殼及PCB).2 手機(jī)的外殼的開孔一般可以在ø0.8-ø1之間,開孔過大,不美觀,開孔過小,會影響MIC的靈敏度.MIC在手機(jī)外殼應(yīng)裝到底,之間不應(yīng)留有間距,因為留有間距相當(dāng)于在MIC底部與外殼之間形成一個空腔,會對聲音的某一些頻率產(chǎn)生共振,從而改變了MIC的頻響特性. mic

12、 空間 外殼3 話音頻率:通常話音的頻率是在300HZ-3KHZ之間,通常手機(jī)對話音要求在300HZ以下和3KHZ以上迅速衰減,MIC本身的頻響是很寬的,例如從50HZ-5KHZ,可見全班向MIC頻響曲線,因此MIC本身無法完成這種衰減,這樣選頻功能必須由手機(jī)本身來完成(帶通濾波器),只有正確的調(diào)試和設(shè)置濾波參數(shù).才能達(dá)到要求.4 關(guān)于MIC在手機(jī)中的抗干擾(EMC)問題:當(dāng)手機(jī)處于發(fā)射狀態(tài)下,整個手機(jī)是處于手機(jī)發(fā)射的強(qiáng)電磁場內(nèi),因此除了手機(jī)本身的防電磁干擾之外,對于MIC也提出了抗電磁干擾的問題.通常措施:1) 使用金屬鋁外殼起屏蔽作用.2) PCB設(shè)計盡量加大接地面積,如同心圓式MIC,或

13、P型MIC.3) 音孔由一個大孔改為多個小孔,4) 選用抗干擾性能好的器件,如FET5) 減少外殼與PCB的封邊電阻,提高抗干擾能力.設(shè)計上1) 采用在S-D之間并接電容的辦法,根據(jù)頻率的不同并接不同的電容.通常對手機(jī)使用10P,33P兩個電容.2) 必要時可以在S-D之間并一個小的電容,提高抗干擾能力.3) 有時也可以利用RC濾波器設(shè)計. 5 MIC在手機(jī)上的使用條件應(yīng)與MIC的靈敏度測試條件相一致,其中包括工作電壓,負(fù)載電阻.另外在以下情況下還要對MIC的工作電流進(jìn) 行限定,例如有的手機(jī)給MIC的供電電壓比較低,(1V),而負(fù)載電阻又 比較大(2.2K),這是因為VS=VSD+ID*RL

14、ID = (VS- VSD)/ RL為了保證MIC中的FET工作在線性工作區(qū),不進(jìn)入飽和區(qū), 應(yīng)使VSD0.7V 因此ID = (1V- 0.7V)/ 2.2K=0.136mA 因此在這種情況下,選用的FET的電流不能大于150A6 手機(jī)的音頻FTA五項測試(Sending Frequency Response. Sending Distortion SLR Receiving Frequency Response RLR) 其中有三項與 MIC有關(guān) SLR與MIC的靈敏度有關(guān), 音頻放大器有關(guān),手機(jī)調(diào)制特性有關(guān) Sending Frequency Response 與MIC的頻響有關(guān),手機(jī)的

15、濾波器有關(guān) 關(guān) ,加重特性有關(guān)A/D轉(zhuǎn)換器有關(guān) Sending Distortion 與MIC的噪音有關(guān),放大器的噪聲有關(guān),調(diào)制噪聲有關(guān),A/D轉(zhuǎn)換器有關(guān)7 MIC與手機(jī)的連接 .手機(jī)與MIC的連接方式比較多,有直接焊接式:MIC與手機(jī)直接焊接式,如P型MIC的PIN 直接焊在PCB上.但要注意焊接時間和溫度,容易通過焊接使MIC損壞或性能改變,不便于維修更換MIC.目前較少使用.壓接式:MIC與手機(jī)的PCB通過導(dǎo)電橡膠或彈性金屬簧片或彈性金屬圓柱連接.例如S型MIC的連接各種膠套.使用組裝方便,維修方便,但是價格較高(因為膠套較貴),有時會出現(xiàn)個別接觸不良現(xiàn)象,使用較多.導(dǎo)線連接式:用導(dǎo)線或FPC連接MIC和PCB,例如L型MIC通過導(dǎo)線或FPC連接到手機(jī)的PCB上,使用方便焊接對MIC無影響,價格合適接觸良好,目前使用較多九: 不同類型的MIC使用要求;1;全向MIC的使用:2單向MIC的使用:3消噪MIC的使用:十: 關(guān)于傳聲器的發(fā)展方向1， 小型化 微型化 主要為一些小型設(shè)備用,目前我司最小的MIC4×1.1的MIC2， 低噪聲型，主要為